从成矿构造动力学探讨脉状金矿床成矿深度

在综述国内外与韧性剪切带有关的脉状金矿床成矿动力学的新近研究成果后,根据成矿控矿构造动力学特征及其与成矿流体运移机制、矿物结晶特点的关系认为矿物结晶发生于地震微破裂导致成矿流体压力骤降后的低压力阶段,由矿物包裹体压力并按静岩压力梯度推算的成矿深度要明显小于矿床的实际成矿深度.本文提出一种新的成矿深度估算方法,其估算的成矿深度与目前大多数脉状金矿床中石英具有明显的韧性变形的特点相吻合.     

深埋隧道外水压力计算的解析-数值法

在高水头富水区,抗水压衬砌设计的关键在于外水压力的计算。深埋隧道排水时,沿轴线方向上流入隧道的水量来自于隧道掌子面的前方,当隧道施工足够长度后,可以认为已施工断面的地下水只从隧道两侧向断面内运动,此时可将三维问题处理为二维。对于深埋隧道,当其断面远小于水头时,可处理为一个点井;隧道全断面排水时,隧道断面线可处理为定流量边界。首先建立隧道排水的水文地质概念模型,采用经验解析法预测隧道的涌水量,然后将涌水量代入隧道围岩渗流的剖面二维模型,模拟隧道排水时围岩渗流场的分布,再采用作用系数的方法计算出隧道衬砌的外水压力。     

地层孔隙压力地球物理测井预测技术综述及展望

地层孔隙压力的精准预测直接关系到钻井工程设计、油气藏开发方案制定等油气田勘探开发的各个重要环节.测井信息具有纵向分辨率高、连续测量等独特的优势,在地层孔隙压力预测方面得到了广泛的应用.目前,业界所研发的地层孔隙压力测井预测方法较多,在现场实际生产中未必能全部利用这些方法来计算地层孔隙压力,而利用单一方法有可能难以保障其预测精度.为了精准地预测地层孔隙压力,本文系统调研了国内外地层孔隙压力测井预测方面的文献,详实阐述各预测技术的方法原理之后,细致归纳总结了各地层孔隙压力预测技术的适用性.系统总结得知,有效应力法和Bowers法均能准确地预测地层孔隙压力,经验统计模型法也具有较高的预测精度,而等效深度法、Eaton法受制于正常压实趋势方程的精度,其预测效果相对较差.借助研究区力学参数试验,有机融合地球物理测井和压力检测资料,构建地层孔隙压力非线性预测模型将是本领域发展的趋势.     

准噶尔盆地车莫古隆起内物源沉积体系探讨及勘探意义——以白垩系清水河组一段为例

为了探讨车莫古隆起对内物源沉积体系及油气成藏的控制作用,从车莫古隆起形成与演化入手,利用岩心、地震、测井等资料,多种方法结合恢复其剥蚀量、古地貌,提出车莫古隆起从中侏罗世到早白垩世发育,侏罗世末是其鼎盛时期,并提供内物源,控制围绕车莫古隆起周缘沉积体系和砂体展布,从岩心、地震特征、重矿物稳定系数、古水流指向、砂岩厚度等方面给出存在依据,合理解释了古隆起控制范围内已发现油藏的砂体成因。车莫古隆起发育和潜伏埋藏期控制古油气藏的形成与分布,掀斜后内物源砂体展布、断裂体系和现今构造共同控制着油气调整、运移及次生油气藏的分布,围绕车莫古隆起发育的内物源砂体尖灭方向与现今构造高部位指向垂直和斜交区域是岩性地层油气藏有利区。围绕内物源勘探刚开始,在此认识指导下部署的沙门1、莫17、夏盐11、夏盐12等井已获得突破,腹部岩性地层油气藏勘探将进入一个油气发现新阶段。     

承压破碎煤体空隙结构演化及渗流特征

垮落带破碎煤岩体空隙结构演变直接影响垮落带气体渗透特性,进而影响废弃矿井采空区煤层气运移富集规律。利用自主设计研发的第二代破碎煤岩体压实−渗流−CT扫描试验系统,开展5种粒径破碎无烟煤在不同气体压力、轴向应力及空隙率条件下162组渗透实验。结果表明：(1) 气体在破碎无烟煤中运移时气体压力、流量随时间一直处于动态变化直至达到吸附平衡,流量、压力恒定。(2) 低雷诺数下气体在破碎无烟煤中流动需要拟启动压力梯度,其值处于158.89~1 408.64 Pa/m,并随着轴压增大、空隙率减小而增大。(3) 破碎无烟煤渗透率处于10⁻¹²~10⁻¹⁰ m²,且渗透率随气体压力、空隙率增加分别呈现对数、指数函数式增长趋势。(4) 颗粒粒径越大则相同装料空间内破碎煤样初始空隙越大,更易于气体流动,因此相同空隙率时破碎无烟煤渗透率随粒径的增大而增大;不同粒径颗粒渗透率平均变化幅度均随空隙率减小而减小;然而颗粒粒径越大,减小相同空隙率时破碎无烟煤渗透率变化幅度减小越明显。废弃矿井采空区煤层气地面抽采时,地面钻井应优先布设在垮落带破碎煤岩体连同纵向“高位环形裂隙体”共同构成的“U”型高渗煤层气富集区内。

     

爆炸激发地震波的理論計算

本文中近似的考虑了爆炸后岩石的破碎和可塑性形变性貭,对于柔性岩石設定为在爆炸孔周围有一层μ=0的介貭,对于脆性岩石則认为岩石在爆炸之先就已經破碎,作者分別計算了两种介貭中所激发的地震波的性貭,在結果中指出在脆性岩石中所激发波的振幅随时间的衰減系数比在柔性岩石中小。     

中国煤层气资源控制程度及可靠性分析

准确认识深部条件下气体和水分的赋存状态、相对含量及分布特征,对煤层气高效勘探开发具有重要指导意义。基于理论模型、分子模拟和气水演变分析,明确了煤层中气、水的赋存状态,揭示了气、水动态运聚界限和动态演化过程。考虑煤−水界面作用、水的可动性及赋存状态,煤中水可分为可动水(重力水和毛细水)、束缚水(吸附水、沸石水、结晶水和层间水)、结构水,其中毛细水、重力水和吸附水由孔隙主导,沸石水、结构水、结晶水和层间水由矿物主导。分子模拟结果显示,水分子在0.7 nm孔隙中可以饱和充填,吸附和解吸路径一致,在更大孔隙中出现弱吸附层和自由态。水分子吸附过程表现为单分子含氧基团吸附、单层强吸附、多层弱吸附、水团簇形成和充填孔隙等阶段。甲烷分子在1.5 nm孔隙可存在3层稳定充填吸附,在较大孔隙中(>1.5 nm)即以单层吸附和游离态共存,游离态在介孔及更大孔隙中普遍存在。结合上述吸附−游离气存在界限,改进了游离气和吸附气理论计算公式,为含气量计算提供新思路。深部热成因煤层气是煤大规模生排烃之后的残余气,在排烃过程中发生气驱水和水分蒸发扩散,残余水分为束缚水和结构水,后期无法改变。假定静水压力20 MPa,在0、5、10、15和20 MPa储层压力下,外来水分可入侵最大孔径为7、9、13、27 nm和不侵入。受差异保存条件控制,煤成气除了形成超压和欠压等差异含气系统外,还可能在煤系形成多类型含气模式。上述研究明确了煤层气、水微观赋存机制及形成演化模式,对深部煤层气富集特征及高效开发设计具有指导意义。

     

流体（水）在孕震过程中的作用

本文在DD模式和IPE模式的基础上,提出了流体（水）扩散造成失稳的想法。对孕震过程的四个阶段给出了初步的定量讨论,突出了流体（水）的作用。以波速比前兆为例,求出了孕震时间的计算公式,发现孕震时间和余震区特征长度的平方并不严格成正比,可能含有一个三次因子。在作了适当近似和简化后,本文以实际数字对所求得的公式作了检验,计算结果和经验值吻合较好。     

用超小型压力机研究裂纹的稳态与非稳态扩展

本文利用显微镜观察记录了玻璃中预制小裂纹稳态与非稳态扩展的全过程。当对玻璃加载到初始压力P和压缩量u时,停止加载,并观察稳态扩展过程,测量破裂扩展的速度。根据测量结果,发现在预制裂纹稳态扩展时,扩展速度随着时间在增长,而初始压力P和压缩量u却保持不变。但是一旦非稳态扩展出现,初始压力P和压缩量u便突然下降。实验中的应力降和地震中的应力降在数量级上是相同的。最后我们讨论了稳态扩展过程中P和u不变的原因。我们认为:Griffith的破裂准则应用到破裂过程时不是十分完善的,需要作适当的修正。     

松软煤层瓦斯钻孔失稳分析及动态密封技术

自驱修孔钻头是修复失效长钻孔的有效技术手段,为进一步提高修孔速度和瓦斯抽采效果,本文基于射流反冲理论,分析了射流反冲力与喷嘴参数的关系,构建了自驱修孔钻头旋转力学理论模型。采用LS-DYNA开展不同结构钻齿破煤过程,分析了不同钻进压力和扭矩作用下钻齿对煤体破坏形式和钻齿破煤体积变化规律,并开展了破煤实验验证数值模拟结果。形成了自驱修孔钻头参数确定方法,设计了自驱修孔钻头,并在郑煤集团超化煤矿22煤柱面底抽巷进行了工程实验。研究结果表明：(1)喷嘴张角α和偏心角β是决定钻进压力和扭矩分配的关键参数,通过调控张角和偏心角可实现钻进压力和扭矩的最优匹配。(2)相同钻进参数条件下,钻齿结构对破煤体积影响较大,阶梯钻齿破煤效果最优。在钻进压力为120 N、扭矩0.6 N·m时,阶梯型钻齿结构的修孔钻头能够实现钻进压力和扭矩最优匹配。(3)确定了最优修孔钻头结构参数为：钻头外径28 mm;后置喷嘴张角20°,偏心角90°;前置喷嘴张角90°,偏心角0°。(4)工程应用结果表明：瓦斯抽采纯量提高了1.96倍,瓦斯抽采体积分数提高了3.98倍,修孔速度提高了1.2倍。通过改进钻头动力参数及优化钻齿结构,设计的自驱修孔钻头在工程实践中达到了提高修孔速度和瓦斯抽采效果的目的。